JP7266481B2 - 温度制御装置、温度制御方法、および検査装置 - Google Patents
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Description
最初に、一実施形態に係る検査装置について説明する。
図1は一実施形態に係る検査装置の概略構成を示す斜視図、図2は図1の検査装置の一部を断面で示す正面図である。
次に、温度制御装置20の構成について図4を用いて説明する。図4はステージ10の上部構成および温度制御装置20を概略的に示す断面図である。
次に、温度推定部60について詳細に説明する。
温度推定部60は、上述したように、いずれも測定可能な、[1]検査中にテスタ4から電子デバイスDへ供給される電力、[2]電子デバイスDを加熱する照射LEDへの印加電力(照射LED熱量)、および[3]電子デバイスDの近傍温度を用いて、電子デバイスDの温度を動的に推定する。
システムの状態方程式は、以下の(1)に記載されたものとなる。yは出力である。
基本的なシステムと同様、以下の(7)に示す、拡張システムの状態コピーを作成する。
次に、温度コントローラ30について詳細に説明する。
温度コントローラ30は、上述した温度推定部60で推定した電子デバイスDの温度(ジャンクション温度)を用いて電子デバイスDの温度を制御する。
以下、温度コントローラ30の好適な例について説明する。ただし、温度コントローラ30の制御方式は特に限定されず、従来用いられている種々の制御方式を適用することができる。
温度コントローラ30の第1の例は、加熱源であるLED41へ投入するパワー(電流値出力)を操作量としたスライディングモード制御、および冷却源である高速バルブへ投入するパワー(すなわち高速バルブの開閉信号)を操作量とした冷却モード制御により温度制御を行う。
u=-(SB)-1SAx-K(SB)-1・sgn(σ)
=-(SB)-1{SAx+K・sgn(σ)}
σ=Sx
SAxが線形項であり、K・sgn(σ)が非線形項である。A、Bは状態方程式の行列であり、SとKが制御パラメータである。関数sgnは不連続な関数を表していて、sgn(σ)がスライディングモードの切替関数となる。切替超平面は線形制御の枠組みで設計可能であり、スライディングモードでは、切替超平面上を、非線形項により切替超平面上を図10に示す領域IIと領域Iを極めて短時間で行き来しながら進んでいく。すなわち、スライディングモードでは、線形項(線形制御操作量)は制御システムの状態を切替超平面上で制御誤差を最小にするようにし、非線形項(非線形制御操作量)はモデル化誤差や不確かな外乱があると制御システムの状態を切替超平面へ向かわせる。
unl=-k・σ/(|σ|+η)
ηはチャタリング抑制項である。非線形入力(非線形項):unlは、切り替え周波数を無限としているため、状態量が切替超平面近傍でチャタリング(高周波振動)する。このため、ηを用いてチャタリングを抑制して入力を平滑化する。
冷却モードコントローラ72は、冷却源である高速バルブ54へ投入するパワー(高速バルブ54の開閉信号)を操作量として冷却制御を行う。これによりステージ10の冷媒流路32aに供給される冷媒の量を制御し、電子デバイスDの温度制御を行う。冷却モードコントローラ72の出力は、冷媒流量および吸熱係数に基づき吸熱モデルにより算出される。図14では吸熱係数が-0.4と表示されているが、これは一例にすぎず、その値は電子デバイス等によって変化する。
温度コントローラの第2の例の基本構成は、第1の例と同じであるが、後述する図16に示すように、第1の例とは制御方式が異なっている。
図16は温度コントローラ30´の制御ブロックを示す図である。温度コントローラ30´は、スライディングモードコントローラ71と、冷却モードコントローラ72と、加算器77と、切替コントローラ73´と、プラントモデル74とを有する。スライディングモードコントローラ71と、冷却モードコントローラ72と、プラントモデル74の基本構成は、第1の例の温度コントローラ30と同様である。
次に、検査装置1を用いたウエハWに対する検査処理の一例について説明する。
まず、ローダ3のFOUPから搬送装置によりウエハWを取り出してステージ10に搬送し、載置する。次いで、ステージ10を所定の位置に移動する。
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
2;検査部
3;ローダ
4;テスタ
10;ステージ
12;プローブカード
12a;プローブ
13;インターフェース
15;制御部
20;温度制御装置
30、30´;温度コントローラ
31a;温度センサ
32a;冷媒流路
40;加熱機構
41;LED
50;冷却機構
52;冷媒配管
53;可変流量バルブ
54;高速バルブ
60;温度推定部
61;オブザーバシステム
62,66;動的システム
63,67;オブザーバ
64;電力供給回路部
71;スライディングモードコントローラ
72;冷却モードコントローラ
73、73´;切替コントローラ
74;プラントモデル
77;加算器
D;電子デバイス
W;ウエハ
Claims (17)
- 温度制御対象物の温度制御を行う温度制御装置であって、
前記温度制御対象物を加熱する加熱源を有する加熱機構と、
前記温度制御対象物を冷却する冷却源を有する冷却機構と、
前記温度制御対象物の近傍温度を測定する温度測定器と、
前記加熱源へ投入するパワー、前記温度制御対象物へ供給されるパワー、および前記近傍温度により前記温度制御対象物の温度を動的に推定する温度推定部と、
前記温度制御対象物の推定温度に基づいて、前記加熱源に投入するパワーを制御して前記温度制御対象物の温度を制御する温度コントローラと、
を備え、
前記温度コントローラは、
前記加熱源へ投入するパワーを操作量とするスライディングモードコントローラと、
前記冷却源へ投入するパワーを操作量とする冷却モードコントローラと、
前記スライディングモードコントローラの出力である線形項と非線形項のうち、前記非線形項の値により、前記スライディングモードコントローラの出力をそのまま第1の操作量として前記加熱源に出力するか、または、前記スライディングモードコントローラの出力を使用せず、前記冷却モードコントローラの出力を第2の操作量として前記冷却源に出力するかを決定する切替コントローラと、
を有する、温度制御装置。 - 温度制御対象物の温度制御を行う温度制御装置であって、
前記温度制御対象物を加熱する加熱源を有する加熱機構と、
前記温度制御対象物を冷却する冷却源を有する冷却機構と、
前記温度制御対象物の近傍温度を測定する温度測定器と、
前記加熱源へ投入するパワー、前記温度制御対象物へ供給されるパワー、および前記近傍温度により前記温度制御対象物の温度を動的に推定する温度推定部と、
前記温度制御対象物の推定温度に基づいて、前記加熱源に投入するパワーを制御して前記温度制御対象物の温度を制御する温度コントローラと、
を備え、
前記温度コントローラは、
前記加熱源へ投入するパワーを操作量とするスライディングモードコントローラと、
前記冷却源へ投入するパワーを操作量とする冷却モードコントローラと、
前記スライディングモードコントローラの出力である線形項と非線形項のうち、前記非線形項の値により、前記スライディングモードコントローラの出力をそのまま第1の操作量として前記加熱源に出力するか、または、前記スライディングモードコントローラの出力と前記冷却モードコントローラの出力とを加えたものを第2の操作量として前記加熱源および前記冷却源に出力するかを決定する切替コントローラと、
を有する、温度制御装置。 - 前記温度推定部は、前記加熱源へ投入するパワーと、前記温度制御対象物へ供給されるパワーと、を操作量とし、前記近傍温度を出力値とした動的制御系により前記温度制御対象物の温度を推定する、請求項1または請求項2に記載の温度制御装置。
- 前記温度推定部は、前記動的制御系と、オブザーバとにより構成された、オブザーバ制御系により前記温度制御対象物の温度を推定する、請求項3に記載の温度制御装置。
- 前記温度測定器は、前記近傍温度として、前記温度制御対象物を保持する保持部の温度、または前記温度制御対象物へパワーを供給する供給部材の温度を測定する、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の温度制御装置。
- 前記冷却機構は、前記温度制御対象物を冷媒により冷却し、前記冷却源は冷媒の流路を開閉する高速バルブであり、前記冷却モードコントローラの出力は前記高速バルブへの開閉信号である、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の温度制御装置。
- 前記加熱源はLEDであり、前記第1の操作量はLEDに投入する電流値である、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の温度制御装置。
- 前記温度制御対象物は、基板に設けられた電子デバイスである、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の温度制御装置。
- 温度制御対象物の温度制御を行う温度制御方法であって、
前記温度制御対象物を加熱する加熱源へ投入するパワー、前記温度制御対象物へ供給されるパワー、および前記温度制御対象物の近傍温度により前記温度制御対象物の温度を動的に推定する工程と、
前記温度制御対象物の推定温度に基づいて、前記加熱源に投入するパワーを制御して前記温度制御対象物の温度を制御する工程と、
を有し、
前記温度制御対象物の温度を制御する工程は、
前記加熱源へ投入するパワーを操作量としてスライディングモード制御を行う工程と、
前記温度制御対象物を冷却する冷却源へ投入するパワーを操作量として冷却モード制御を行う工程と、
前記スライディングモード制御における出力である線形項と非線形項のうち、前記非線形項の値により、前記スライディングモード制御の出力をそのまま第1の操作量として前記加熱源に出力するか、または、前記スライディングモード制御の出力を使用せず、前記冷却モード制御の出力を第2の操作量として前記冷却源に出力するかを決定する工程と、
を有する、温度制御方法。 - 温度制御対象物の温度制御を行う温度制御方法であって、
前記温度制御対象物を加熱する加熱源へ投入するパワー、前記温度制御対象物へ供給されるパワー、および前記温度制御対象物の近傍温度により前記温度制御対象物の温度を動的に推定する工程と、
前記温度制御対象物の推定温度に基づいて、前記加熱源に投入するパワーを制御して前記温度制御対象物の温度を制御する工程と、
を有し、
前記温度制御対象物の温度を制御する工程は、
前記温度制御対象物を加熱する加熱源へ投入するパワーを操作量としてスライディングモード制御を行う工程と、
前記スライディングモード制御と、前記温度制御対象物を冷却する冷却源へ投入するパワーを操作量とする冷却モード制御とを併用する工程と、
前記スライディングモード制御における出力である線形項と非線形項のうち、前記非線形項の値により、前記スライディングモード制御の出力をそのまま第1の操作量として前記加熱源に出力するか、または、前記スライディングモード制御の出力と前記冷却モード制御の出力を加えたものを第2の操作量として前記加熱源および前記冷却源に出力するかを決定する工程と、
を有する、温度制御方法。 - 前記温度制御対象物の温度を動的に推定する工程は、前記加熱源へ投入するパワーと、前記温度制御対象物へ供給されるパワーと、を操作量とし、前記近傍温度を出力値とした動的制御系により前記温度制御対象物の温度を推定する、請求項9または請求項10に記載の温度制御方法。
- 前記温度制御対象物の温度を動的に推定する工程は、前記動的制御系と、オブザーバとにより構成された、オブザーバ制御系により前記温度制御対象物の温度を推定する、請求項11に記載の温度制御方法。
- 前記温度制御対象物は、基板に設けられた電子デバイスである、請求項9から請求項12のいずれか1項に記載の温度制御方法。
- 複数の電子デバイスが設けられた基板を載置するステージと、
前記ステージ上の基板に設けられた前記電子デバイスにプローブを電気的に接触させて当該電子デバイスを検査する検査機構と、
前記電子デバイスの温度制御を行う温度制御装置と、
を具備し、
前記温度制御装置は、
前記電子デバイスを加熱する加熱源を有する加熱機構と、
前記電子デバイスを冷却する冷却源を有する冷却機構と、
前記電子デバイスの近傍温度を測定する温度測定器と、
前記加熱源へ投入するパワー、前記電子デバイスへ供給されるパワー、および前記近傍温度により前記電子デバイスの温度を動的に推定する温度推定部と、
前記電子デバイスの推定温度に基づいて、前記加熱源に投入するパワーを制御して前記電子デバイスの温度を制御する温度コントローラと、
を備え、
前記温度コントローラは、
前記加熱源へ投入するパワーを操作量とするスライディングモードコントローラと、
前記冷却源へ投入するパワーを操作量とする冷却モードコントローラと、
前記スライディングモードコントローラの出力である線形項と非線形項のうち、前記非線形項の値により、前記スライディングモードコントローラの出力をそのまま第1の操作量として前記加熱源に出力するか、または、前記スライディングモードコントローラの出力を使用せず、前記冷却モードコントローラの出力を第2の操作量として前記冷却源に出力するかを決定する切替コントローラと、
を有する、検査装置。 - 複数の電子デバイスが設けられた基板を載置するステージと、
前記ステージ上の基板に設けられた前記電子デバイスにプローブを電気的に接触させて当該電子デバイスを検査する検査機構と、
前記電子デバイスの温度制御を行う温度制御装置と、
を具備し、
前記温度制御装置は、
前記電子デバイスを加熱する加熱源を有する加熱機構と、
前記電子デバイスを冷却する冷却源を有する冷却機構と、
前記電子デバイスの近傍温度を測定する温度測定器と、
前記加熱源へ投入するパワー、前記電子デバイスへ供給されるパワー、および前記近傍温度により前記電子デバイスの温度を動的に推定する温度推定部と、
前記電子デバイスの推定温度に基づいて、前記加熱源に投入するパワーを制御して前記電子デバイスの温度を制御する温度コントローラと、
を備え、
前記温度コントローラは、
前記加熱源へ投入するパワーを操作量とするスライディングモードコントローラと、
前記冷却源へ投入するパワーを操作量とする冷却モードコントローラと、
前記スライディングモードコントローラの出力である線形項と非線形項のうち、前記非線形項の値により、前記スライディングモードコントローラの出力をそのまま第1の操作量として前記加熱源に出力するか、または、前記スライディングモードコントローラの出力と、前記冷却モードコントローラの出力とを加えたものを第2の操作量として前記加熱源および前記冷却源に出力するかを決定する切替コントローラと、
を有する、検査装置。 - 前記温度推定部は、前記加熱源へ投入するパワーと、前記電子デバイスへ供給されるパワーと、を操作量とし、前記近傍温度を出力値とした動的制御系により前記電子デバイスの温度を推定する、請求項14または請求項15に記載の検査装置。
- 前記温度推定部は、前記動的制御系と、オブザーバとにより構成された、オブザーバ制御系により前記電子デバイスの温度を推定する、請求項16に記載の検査装置。
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